1、人工采集静止煤炭样品的实践与探讨摘 要：煤炭样品的采集决定煤炭质量分析的结果，采集具有代表性的煤炭样品则是取得可靠数据的最重要环节。针对煤炭的性质、产地、开采方式及工业用途不同，介绍了煤炭样品的采样方法、采样点确定方式、采集量以及供试样品制备时注意的问题，为控制和提高煤炭分析的真实性和精确度提供参考。 关键词：煤炭 采样 制样 代表性 方法 煤炭作为一种商品，它的特殊性在于它是一种非均质的混合物，具有其他任何商品不具有的特殊性，而且它的性质随着产地的不同相差很大，它的质量也因开采方式、贮运方式和管理水平的不同有较大的差别。另外，各种不同的工业用途对煤种的质量要求也千差万别。要获得准确的煤炭质量
2、分析结果，通常应先对大批量的煤炭进行采样和制备，获得具有代表性的煤炭样品，然后进行煤炭质量分析检验。在煤炭工业领域，根据煤炭种类和用途的不同，检验人员采用不同的化验项目并提供相应的检验数据，并以此作为判定产品质量的客观依据，因此检验数据必须具备真实性和精确性。在实践中如何提高检验数据精确度是煤炭质量分析工作中必须高度重视的问题。虽然 GB475-2008 中已规定了商品煤样人工采取方法，但实际煤场采样受客观因素的限制和影响，实际操作有一定困难。笔者根据实践经验，对火车、煤堆等静止煤样的采样方法进行探讨。 一、煤样采集 1.煤堆样品采集方法 煤炭全分析包括采样、制样、化验三个过程，每个过程均存在
3、误差。统计学表明用方差表示误差时，煤炭质量分析总误差的 80%来源于采样，16%来源于制样，4%来源于分析检验1。因此，从一批量的商品煤炭中抽出几百公斤煤样，经过一系列破碎、缩分，制成所需的分析煤样后，该批煤炭的质量指标就已被确定。可见，采取有代表性煤样，并将其正确制备成分析试样，是取得可靠数据的两个最重要环节。实际工作中常采用煤堆采样方法，其优点是操作简单，布点都分布在煤堆表面；缺点是代表性较差，因为如果煤堆内部与其表面的品质差异较大，则其表面采取的总样品无法代表整批煤，使分析结果产生较大误差。 由于煤堆 （垛） 表层的煤受到氧化和风化， 以及受空气中湿度的影响， 致使煤堆 （垛） 内层煤的
4、水分和氧化程度都与表层不同。放置时间长久的煤堆（垛） ， 在表层煤中也有增加外来矿物质的可能， 从而使灰分产率增高。再由于受离析作用的影响， 归堆 （垛） 时大块煤和矸石聚集在表层和堆 （垛） 底部， 细碎的聚集在上层和堆 （垛） 中心， 更加大了堆 （垛） 中的煤质不均匀性。另外， 由于煤场堆 （垛）中的煤总是边出库边入库， 每次入库的煤， 灰分都不尽相同。这就会造成堆垛中煤的灰分不一致性。这种情况下，为保证被采取的煤样有足够的代表性，在采样点上，先除去 0.1m 的表层煤， 然后边挖边采。另外要将其分成几个采样单元，每个单元采若干个子样；由子样合并成几个分样，然后对分样进行测试，可以直观表
5、述整批煤的质量。有几个采样单元就有几个总样，划分采样单元时须均匀分配。均匀分配不是平均分配，如果煤的变异性较大，必须划分成不同的采样单元。例如，对形状不规则的煤堆进行采样时，要根据煤堆的实际形状划分采样单元；2 个大小不同的煤堆相连时，即分成 2 个采样单元。以每个煤堆为一个单元采取子样时，必须遵守子样分布原则，均匀地在顶、底、腰平均分配子样，按照煤堆采样方法，采取有代表性的煤样2。 2.火车煤炭采样方法 GB4752008 规定火车顶部采样时当煤量大于 1000 时，原煤和筛选煤每车至少采取 3 个子样，按斜线三点法首尾点距离车角 lm 处，在用户挖坑 0.4m 采取子样（见图 1） ；精煤
6、和其他洗煤，每车至少采取 1 个子样，按循环五点法采取子样（见图 2） 。但此规定是每车皮装煤 50 吨煤的情况下制定的，对于现在的 6163t 的车皮，就会导致子样数目减少。笔者认为采取补点的办法较稳妥，即原煤、筛选煤每车皮至少采 4 个子样，这样，对于 1000 吨采样单元，采取的子样数目就为 64 个（见图 3） 。对精煤和其他洗煤在五点循环法的基础上每隔三节车皮在对角线相同位置上增加一个子样点。 当煤量不足 300t 时，依据“均匀布点，使每一部分煤都有机会被采出”的原则分布子样点。如果一节车皮的子样数目超过 3 点（对原煤、筛选煤）或 5 点（对精煤、其他洗煤） ，多出的子样可分布在
7、交叉的对角线上（见图 3、图 4） ；如果原煤和筛选煤以一节车皮为一采样单元时，1 8 个子样按图 5 采出。 3.子样的采取方式及采集量 子样是指采样工具每动作一次所采得的煤样。通常对于静止煤样的子样采取系统采样或随即采样。系统采样时，子样必须以等质量间隔或等时间间隔的原则均匀分布，且第一个子样在第一个间隔内随机分布，其余的子样按选定的间隔采取，这样可有效消除系统误差。无论是按时间基准还是质量基准来采取，都是基于“均匀分布”原则3。 子样数目要根据煤的品种、数量及采取煤样本方式的不同来确定。正确合理的采取子样数目直接关系到煤样的代表性。理论上子样数目愈多，采样精密度就愈高，但子样数目太多将对
8、下一道工序实施的劳动强度加大。在绝大多数情况下，按照国标规定采取子样，都能保证采样精密度。GB475-2008 规定当煤量为大于 1000 吨时，原煤筛选煤 60 个子样，精煤和其他洗煤 20 个子样；煤量少于 300 吨时，对原煤、筛选采取不低于 1 8 个子样，对精煤和其他洗煤采取不低于 6 个子样；煤量在3001000 吨时，在火车和汽车上对原煤、筛精煤采取子样，按公式1000：n=m：N 求取采样数目（n 其中为煤量为 1000 吨规定的子样数，m为实际运煤量，N 为需要采取的子样数）煤量在 1000 吨以上时，按下式计算子样数目： 其中 n 为 1000 吨煤量时规定的子样数，m 为
9、实际运煤量，N 为需要采取的子样数。 对于煤堆，挖坑深度为 0.4m，煤堆（垛）表面的煤不宜采作子样。因为堆（垛）表面的煤在空气中经受了不同程度的氧化后，性质也逐渐变化。 子样质量根据煤的最大粒度按表 1 执行。 二、煤样制取 采集煤样是保证代表性的第一步，合理操作制样过程也是同样重要的。制样过程是一个再次或几次的采样过程。它主要包括破碎、过筛、混合、缩分和干燥等4，必须按照国标严格操作，操作时需要注意以下问题。 1.破碎操作 采集来的任何煤样，其粒度远远超过化验所用煤样的粒度，必须破碎以减小粒度，由于样量较大，若全量一次性破碎到化验样品所需的粒度，工作量太大，通常采用多级破碎，每级破碎之后弃
10、掉一部分，以减少再破碎工作量。破碎更重要的目的是为了增加煤样的颗粒数目，以减少后续缩分步骤产生的误差，提高制样精密度。同样数量的煤样，破碎得愈细，颗粒愈多，缩分产生的误差就愈小。但要注意煤样不能丢失，尽量保证煤样的完整性。 2.筛分操作 筛分过程是一个均匀分布的过程，将超限颗粒分离出来后继续破碎到规定粒度，使不均匀的物质达到一定的分散程度，减少缩分误差。操作时，筛子的移动距离一般为 300mm，往复摇动的速度要均匀，入料量的大小和摇动次数要根据筛孔尺寸的大小来确定。筛孔尺寸小时，入料量要相应地减少，但摇动次数必须增加。 3.混合操作 混合的目的是为了使少量的煤样更具代表性。确切地讲，是使大样里
11、具有不同性质的各种成分，按照原来在煤中的比例，尽量扩大进入小样的机会。混合煤样的方法多数是采用堆锥法，即在硬质钢板上将破碎、过筛的煤样堆起来，形成圆锥体。为了克服离析作用的影响，堆锥时要注意增加均匀程度。铲煤时要从锥底铲起，要尽可能地都铲起来。堆掺重复在 3 次以上，即可认为均匀，再行缩分。当然，堆掺次数越多，煤样的均匀性越好，代表性越高。 4.缩分操作 缩分是在粒度不变的情况下质量的减少，以减少后续工作的负荷和最后满足检验所需的煤样质量。因此，在缩分某一粒度时，可能只缩分一次，也可能连续几次缩分才能达到该粒度下的最少留样量。制样误差主要来自这一操作步骤。因此，每一阶段缩分的留样量必须符合标准
12、中规定的粒度与留样的相应关系，否则难以保证缩分精密度。以常用的人工堆锥法和二分器缩分为例，应注意以下操作事项。 4.1 人工堆锥时，应从锥顶撒落煤样，每锹铲样不要太满，并分23 次撤落，同时锹头的方向要有变化，以使沿堆周围粒度离析的情况大体一致。摊平时用力要均匀，压平时向各个方向的力要均衡一致。十字线划好后，弃去两对角扇形部分要无偏，最好使用十字分样板。若无十字分样板，应先去掉扇形部分的中间大部分煤样，再切去靠近十字的余部。若煤样量大，堆锥不方便，可分几部分处理，但每部分要按同比例留样。 4.2 二分器缩分时，二分器格槽应等宽、平行，否则应调整到符合要求时才能使用；每次使用前后应检查各格槽有无
13、堵塞现象，如有颗粒堵塞，通开后才能使用；煤样必须按标准规定的方法往复摆动给入二分器，摆动不能超过二分器两端，以免煤样溢出丢失；在二分器各格槽上面不允许有堆积煤样的情况；摆动入样无需预先混合，但为了减少煤粉飞扬，缩分前稍加混合是有益的。因为先筛下来的煤样，颗粒较小表面附着的水分比大颗粒经破碎后筛下的颗粒（出现新表面）水分高；缩分后任取一边的煤样，无需两边交替留样；缩分后水分较高的煤样，入样不要多，同时不停地振动二分器，以免湿煤样堵塞格槽5。 5.干燥操作 干燥的目的是保证煤样在制样过程中能顺利通过各种破碎机、缩分机、二分器，不糊筛底。除个别极干燥的煤样外，一般煤样视水分高低都需要在处理到一定阶段
14、进行干燥。 三、结论 正确的煤炭质量评价必须要有能够代表整个样品的煤样，而有代表性煤样的取得必须要有一套规范的采样和制样系统，所以说采样和制样是正确地开展煤炭质量评价的关键，是煤质分析的基础性工作，是保证分析精确度的重要因素。实际工作中，经常遇到供需双方关于煤炭灰分、水分，尤其是发热量的纠纷。究其原因，主要由于双方没有严格按照国标规定的方法进行操作，产生较大误差所致。只有在采、制样过程中严把操作关，样品才有代表性，才能充分保证煤炭质量分析质量。 参考文献 1煤炭行业标准汇编 2008. 2聂林柱，浅谈商品煤采样准确度的影响因素J.煤，2007（8）. 3赵克俭，浅谈如何进行商品煤采样J.科学之友，2007（12）. 4李英华，煤质分析应用技术指南M.中国标准出版社.2009. 5李瑞菊，浅析商品煤火车采样方法及精度影响因素J.2010（02）. 作者简介： 郝静然，女 满族 1983.10.18， 河北联合大学在读工程硕士， 助理工程师， 唐山三友化工股份有限公司 郝静然，女 满族 1983.10.18，籍贯：河北唐山 学历： 河北联合大学在读工程硕士， 助理工程师， 唐山三友化工股份有限公司。 孙晓然，女，1966.3 ，籍贯：辽宁省营口市，职称：教授 ，学历：博士，地址：河北联合大学。
